Правила выполнения расчета стропил односкатной крыши

Расчет постоянных и динамических нагрузок

Определяясь с уклоном односкатной крыши, вначале рассчитывают нагрузки, которые могут на нее приходиться. Бывают они постоянными и динамическими. К постоянным относят массу кровельного покрытия, дымоходы, антенны, тарелки и так далее – так как они всегда являются неотъемлемой частью крыши.

К динамическим или переменным нагрузкам относят такие, которые возникают с некоторой периодичностью. К ним можно отнести: снег, град, присутствие человека со всеми ремонтными инструментами и материалами. К этому еще можно добавить ветер, который способен срывать односкатные крыши из-за парусности кровельного покрытия.

Нагрузки, вызванные снеговыми осадками

Если представить, что угол односкатной крыши будет равняться 30º, в зимнее время на каждый квадратный метр покрытия будет прикладываться усилие в 50 кг. Это все равно, что на каждом квадратном метре будет сидеть по одному человеку.

Если же сделать уклон более чем на 45º, то, скорее всего, на такой крыше снег попросту не сможет задержаться (многое, конечно, зависит от шероховатости кровельного материала). Но для регионов России, расположенных на средней полосе со снегопадами средней интенсивности, достаточно уклона односкатной кровли в 30-35 градусов.

Допустимый минимальный уклон навеса для самостоятельного схождения снега равняется 10º. Максимальный же уклон равен 60º – сооружать крышу с более крутым углом нецелесообразно.

Владельцы односкатных крыш с недостаточным уклоном нередко берутся за лопату. Спасти может лишь площадь покрытия, так как с ее уменьшением, снижается и шанс прогиба кровельного материала.

Ветровые нагрузки

Все обстоит иначе в ветреных районах – с большими углами односкатные крыши из профнастила сооружать – категорически запрещается. К примеру, односкатной крыше с уклоном в 45 градусов приходится сопротивляться силе ветра, превышающей в 5 раз ту, которая действует на скат в 11 градусов. Исходя из этого, имейте в виду, что односкатную крышу сооружать нужно таким образом, чтобы ее низкая часть располагалась к подветренной стороне.

Смешанные нагрузки

Не забудьте дополнительно рассчитать для односкатной крыши и такие показатели, как сочетание кратковременных факторов с негативными непрекращающимися нагрузками. Имеются в виду критические величины, которые могут воздействовать на систему стропил. Многие, как ни странно, довольно часто не учитывают этот фактор, руководствуясь тем, что если крыша выдержит снег, значит, выдержит и любое воздействие ветра.

А представьте, что нескольким людям придется в сильный снегопад под порывами ветра взобраться на крышу. Сможет ли она одновременно выдержать нескольких человек, снежные осадки и сильный ветер? В такие-то моменты и случаются разного рода неприятные происшествия.

Особенности конструкции односкатной кровли

Существуют вентилируемые и невентилируемые односкатные крыши. При выборе конкретного варианта ориентируйтесь преимущественно на назначение постройки. Невентилируемые односкатные кровли, как правило, размещаются над террасами. В такой ситуации будет достаточно наклонить скат на 3-5 градусов

Однако зимой владельцу террасы с такой кровлей придется уделять дополнительное внимание чистке кровли от снежных насыпей

Как построить вентилируемую крышу

Вентилируемые кровельные системы монтируются на домах, саунах и прочих строениях, требующих создания благоприятного микроклимата. Для обеспечения вентилируемости достаточно создать зазор между слоями изоляционных материалов и подготовить технологические отверстия на боковых торцах кровли. Вентилируемые крыши служат заметно дольше своих невентилируемых аналогов.

Односкатные кровельные конструкции обустраиваются на простейших стропильных системах. Технология строительства такой крыши требует обязательного наличия мауэрлата – это опорный брус, зафиксированный на внешних стенах. На этот брус будут опираться стойки стропильной системы.

Уклон конструкции создается благодаря разности высот стен дома. Если несущие стены здания имеют одинаковую высоту, на соответствующей стене (с учетом требуемого направления уклона) закрепляется фронтон. Благодаря этой простой конструкции будет задана требуемая разность высот.

При выборе конструкции системы стропил важно учитывать такой параметр как длина пролета. В случае если стены, на которые опираются стропильные ноги, удалены друг от друга не больше чем на 450 см, дополнительное укрепление стропил не делается. В противном же случае стропила подпираются при помощи подстропильной ноги – это брусок, нижний конец которого опирается на лежень

В противном же случае стропила подпираются при помощи подстропильной ноги – это брусок, нижний конец которого опирается на лежень

Последний же представляет собой дополнительный опорный элемент, зафиксированный вдоль стены, имеющей большую высоту. Данная рекомендация актуальна для случаев, когда пролет между соседними стенами составляет 4-6 м

В противном же случае стропила подпираются при помощи подстропильной ноги – это брусок, нижний конец которого опирается на лежень. Последний же представляет собой дополнительный опорный элемент, зафиксированный вдоль стены, имеющей большую высоту. Данная рекомендация актуальна для случаев, когда пролет между соседними стенами составляет 4-6 м.

Если пролет имеет длину в пределах 6-12 м, середина стропил должна надежно опираться на специальный прогон, зафиксированный на стойках. По бокам от такой стойки устанавливаются подстропильные ноги. Параллельно по отношению к опорным стенам располагается упоминавшийся ранее лежень. Расстояние между стойкой и стеной в каждом направление может составлять максимум 600 см.

Если же длина пролета составляет более 12 м, монтируются 2 опоры из прогона с привлечением лежня и укрепляющих стоек. Опоры располагаются не далее чем на 600 см от стен. Промежуток между отдельными стойками должен быть не больше 30-35% суммарной длины всего пролета. Для скрепления стоек друг с другом используйте схватку.

Между стропилом и опорными стойками закрепляются стропильные ноги. Каждая стойка комбинируется с одной подстропильной ногой. Стойки же закрепляются в направление к несущей стене, расположенной на минимальном удалении.

Порядок монтажа односкатной крыши

Технологический процесс монтажа односкатной крыши начинается с устройства мауэрлата, после чего возводится система стропил и монтируется обрешетка, а в завершении создается кровельный «пирог» из изоляционных материалов и финишного покрытия.

Мауэрлат – один из важнейших элементов системы. Функции мауэрлата описывались ранее. Для изготовления данного компонента отлично подойдет прочный брус размерами 15х10 см.

Стропила можно изготовить из клееного бруса 10х10 см или доски размерами 15х5 см. В случае, если стропильную ногу приходится собирать из двух частей, сделайте все так, чтобы стык опирался на стойку.

Предварительно в местах прилегания стропильных ног к мауэрлату в стропилах нужно создать специальные технологические вырезы. Для скрепления элементов конструкции используйте гвозди. При выборе шага установки стропил ориентируйтесь на ширину теплоизоляционно го материала. Также обязательно учитывайте вес будущего финишного покрытия. Чем тяжелее кровельный материал – тем меньшие пролеты должны быть между стропильными ногами.

Ранее приводились рекомендации к действию в ситуациях, когда стены дома имеют одинаковую высоту. Выполните их, прежде чем действовать дальше.

Первый шаг. Установите стропила. Лучше всего собирать элементы системы стропил на земле. Наиболее популярным вариантом стропильной системы для односкатной крыши являются наклонные стропила.

«Ноги» наклонных стропил опираются на внешние стены под требуемым углом. Сверху элементы соединяются и надежно опираются на деревянный брус. Последний поддерживается за счет подкосов и стоек. Подкосы крепятся к несущим наружным стенам или перегородкам.

Односкатная крыша. Стропила

Второй шаг. Набейте обрешетку поперек стропил. Обрешетка, равно как и контробрешетка, традиционно изготавливается из брусков 5х5 см. Однако все чаще владельцы отдают выбор в пользу сплошной обрешетки, для изготовления которой используется фанера либо доски соответствующей толщины. Сплошная обрешетка максимально удобна, надежна и универсальна.

Третий шаг. Создайте контробрешетку. Для этого набейте вдоль стропильных ног деревянные рейки. Так вы обеспечите зазор между утеплителем и финишным кровельным покрытием. Этот зазор нужен для вентиляции.

Подготовка стропильной конструкции, контробрешетка

Четвертый шаг. Уложите утеплитель в пространство между стропилами. Чаще всего используется минеральная вата. Не менее распространенным материалом является пенопласт. При желании вы можете использовать более дорогой и современный теплоизоляционны й материал. В большинстве случаев достаточно теплоизоляции толщиной 10 см. В регионах с очень холодным климатом толщину слоя утеплителя рекомендуется увеличить.

Пятый шаг. Со стороны чердака закрепите к стропильной системе пароизоляционную пленку. Она безо всяких проблем крепится с помощью строительного степлера и скоб. Также эту работу можно выполнить до укладки утеплителя, разницы никакой.

Контробрешетку фиксируют поверх стропил в продольном направлении

Шестой шаг. Уложите поверх утеплителя гидроизоляционны й материал. Лучше использовать специальную пленку, которая будет пропускать испарения из подкровельного пространства, но не позволит воде проникнуть внутрь. Такие пленки продаются в строительных магазинах. Для закрепления гидроизоляции используйте строительный степлер и скобы.

Седьмой шаг. Уложите выбранное кровельное покрытие. На этом этапе все индивидуально и порядок работы зависит от того, какое именно финишное покрытие вы выбрали. Придерживайтесь рекомендованной технологии.

На этом устройство односкатной крыши можно считать практически завершенным. Останется лишь установить дополнительные аксессуары в виде водостока, флюгера и т.д. В этом моменте ориентируйтесь на собственные предпочтения.

Таким образом, монтаж крыши безо всяких проблем выполняется своими руками. В возведении односкатной кровельной конструкции нет абсолютно ничего сложного, нужно лишь во всем следовать инструкции и не забывать полученные рекомендации.

Делаем односкатную крышу своими руками

Уход за односкатной крышей

Если было принято решение построить крышу с одним скатом, то стоит помнить о том, что за ней нужно правильно ухаживать:

Понадобится выполнять регулярную очистку от снега, особенно в случае больших снегопадов и весной.
Важно постоянно контролировать состояние деталей конструкции крыши, а также своевременно устранять выявленные недостатки. Обязательно нужно осматривать конструкции стропил

В некоторых случаях древесина может быть ослаблена в связи с поражением гнилью или грызунами.
Во время осмотра также рекомендуется удалять скапливающийся между волнами шифера мусор, так как он негативно влияет на состояние кровли. Во время дождя в этих местах будет скапливаться большое количество воды, которая через некоторое время может разрушить шифер. В таком случае снег будет накапливаться быстрее.

Если соблюдать данные правила, то частный дом с односкатной кровлей будет служить много десятков лет. Чтобы исключить сложности из-за чрезмерного количества осадков, понадобится ещё на этапе составления проекта продумать то, как будет проходить обслуживание кровли, а также предусмотреть размещение удобных выходов на крышу.

Изготовить крышу подобного типа несложно, понадобится лишь придерживаться изложенных в нашей статье правил и грамотно составить чертёж будущей конструкции.

Снеговые и ветровые нагрузки

Для многих регионов России актуален вопрос снеговых нагрузок на стропила – от стропильной ноги требуется выдерживать, не деформируясь, тяжесть накопившегося снега. Чем меньше угол наклона кровли (обычно это относится к односкатной конструкции), тем выше снеговые нагрузки.

Строительство практически плоской односкатной крыши требует использования стропил большого сечения и минимального шага их монтажа. При этом следует регулярно заниматься очисткой односкатной кровли, угол наклона которой не превышает 25°.

Формула S = Sg × µ позволяет вычислить снеговую нагрузку (S).

При этом:

• Sg – справочное значение веса снегового покрова на 1 квадратном метре горизонтальной поверхности (выбирается по таблице в СНиП «Стропильные системы» в зависимости от региона строительства);
• µ — поправочный коэффициент, величина которого определяется углом наклона крыши.

карта снеговых нагрузок России

Коэффициент µ равен:

• 1,0 – угол наклона ската до 25°;
• 0,7 – угол наклона ската от 25 до 60°.

Для вычисления ветровой нагрузки (W) применяется формула W = Wo × k, где:

• Wo – справочное значение ветровой нагрузки, характерной для конкретного региона (выбирается по таблице);
• k – поправочный коэффициент, значение которого зависит от высоты сооружения и типа местности.

А – открытая местность (поле, степь, побережье);

Б – городская застройка, лес.

карта ветровых нагрузок России

Минимальный угол ската

Большинство застройщиков между крутыми и скатами с малым уклоном выбирают второй вариант. Причина банальна – увеличение крутизны утяжеляет конструкцию и усложняет ее монтаж. Но окончательное решение выбирается после учета всех плюсов и минусов.

Преимущества

К преимуществам такого исполнения относят:

1. Сокращение трат на кровельную систему, пирог и само покрытие, экономию на фронтонах и чердачном перекрытии.
2. Снижение весовой нагрузки. В малоснежных регионах односкатные крыши с минимальным уклоном и профилированными покрытиями обходятся в разы дешевле остальных разновидностей. Даже у самых толстых кровельных марок вес 1 м2 покрытия не превышает 7 кг.
3. Низкую трудоемкость и безопасность работ.
4. Малую парусность конструкции. При стандартных размерах свеса такие крыши лучше выдерживают сильные порывы ветра.
5. Отсутствие традиционного конька и простоту организации проветривания кровли.

Недостатки

На скатах с низким уклоном снег приходится сбрасывать вручную или растапливать с помощью дорогостоящих нагревательных систем.

При отсутствии такой возможности ужесточаются требования к марке покрытия, обрешетке и стропильной системе, что в свою очередь приводит к существенным тратам.

Помимо этого, недостатком считается потребность в заложении под профнастилом сплошного основания при уклоне менее 15 °. Системы со сплошными обрешетками всегда обходятся дороже и хуже продуваются, что отрицательно сказывается на сроке службы конструкций и теплоизоляционного пирога.

Последний недостаток условный – при планировании заложения мансардного этажа или использования внутреннего пространства с другими целями крыши с низким уклоном не всегда вписываются в проект. В таких случаях уклон рекомендуют увеличивать до 30-40°.

Достоинства и недостатки односкатных крыш

К преимуществам крыш с одним скатом относятся:

Незамысловатая конструкция

В процессе составления проекта надо учесть лишь несколько моментов: в случае большой площади ската снеговая нагрузка будет увеличена; кровля с одним скатом не боится нагрузок от ветра, однако важно позаботиться о том, чтобы плоскость крыши была направлена навстречу ветру. Нагрузки от снега и ветра можно компенсировать с помощью увеличения угла наклона и усиления системы стропил

Экономичность. По сравнению с простой двускатной кровлей здесь понадобится приблизительно в 2 раза меньше древесины и времени на выполнение строительных работ. Простота. Построить конструкцию можно без особых знаний, навыков и крупногабаритной техники. Все детали имеют маленький вес, перемещать и укладывать их можно вручную. Опорный пояс закрепляется на стенах различной высоты, а стропила монтируются на мауэрлат. Если есть необходимость, на основание можно установить вспомогательные опоры по вертикали. Их следует обвязать брусом. В таком случае стропильные ноги должны быть установлены на более высоком уровне. Высокий показатель использования площади. Верхний этаж будет использован на 100%. Здесь можно устроить балкон и большие окна от напольного основания до потолка.

Существенных недостатков у крыш с одним скатом нет. Есть лишь несколько особенностей, отличающих этот вид устройства кровли от других:

• специфический внешний вид. Одиноко стоящая высокая постройка с односкатной крышей понравится не всем, однако если правильно спроектировать дом и вписать его в существующий дизайн участка, то этот недостаток можно превратить в преимущество: совмещенная крыша из нескольких скатов на различных уровнях составит достойную конкуренцию вальмовой. В этом случае особое значение имеет кровельное покрытие. К примеру, ондулин может украсить и подчеркнуть изгибы односкатной постройки, а профнастил сделает здание похожим на сарай;
• маленькая высота чердачного помещения. Но ведь его можно и не устраивать, всё будет зависеть от проекта. Например, в помещении для сна потолок должен быть низким, а в холле и комнате для игр — наоборот. Следовательно, постройки с единым скатом позволяют сэкономить финансы на строительных работах.

Предварительное проектирование стропильной конструкции ↑

Предварительный расчет несущих элементов позволит получить достаточно точное представление о количестве стройматериалов и заложить необходимый запас прочности. При этом несложная конфигурация постройки дает возможность рассчитать угол наклона стропильных ног самостоятельно. Зная его величину, вы можете определить параметры стропильной системы и оптимальный способ крепления каркаса к основанию.

Надежность и устойчивость крыши, а также ее способность выполнять свои прямые функции по гидро-, тепло- и звукоизоляции во многом зависят от величины наклона ската. Она в свою очередь взаимосвязана с двумя определяющими факторами:

• климатическими условиями региона – чем холоднее и ветренее в вашей местности, и чем обильнее снегопады, тем круче должен быть поднят скат (для средней полосы оптимальным считается угол 20 градусов, для районов, где часто бушуют ветры, крутизна должна быть минимальной – в пределах 3–10 градусов);
• используемым кровельным материалом – ровная и гладкая поверхность практически не задерживает воду и снег, и наоборот, шероховатая кровля медленно очищается от выпавших осадков (для рулонных материалов типа рубероид или полимерные мембраны угол может составлять 5–10 градусов, для шифера – 20 гарусов, для штучного покрытия – 25–30 градусов).

Более точно вычислить значение крутизны ската вы можете, если уже установили высоту конька, то есть разницу между высокой и низкой стеной строения. Далее вам поможет знание базовых тригонометрических соотношений сторон в прямоугольном треугольнике ABC:

По полученному в результате деления числу в таблице тангенсов найдите соответствующий угол – это и будет искомая величина наклона ската. Теперь, зная угол и имея размеры двух катетов (высоту конька и ширину пролета), легко уточнить длину стропильной ноги. Для этого снова придется заняться тригонометрией, вспомнив формулу Пифагора или соотношение между гипотенузой и углом:

К полученному значению добавьте длину карнизного свеса: не менее 300 мм, если проектом предполагается наличие организованной водосточной системы, или 500 мм и более – при неорганизованном водостоке. Как видите, имея нормальное пространственное воображение и способность выполнить несложные схемы, вы без какого-либо программного обеспечения определили два важных параметра кровельной конструкции.

Мало знать, как построить односкатную крышу своими руками поэтапно – важно не допустить возникновение эксплуатационных проблем и при этом желательно не переплатить за материалы с избыточным запасом прочности. Такую задачу вполне по силам решить с помощью методики расчета сечения стропильных ног и расстояния между ними

Прежде всего, необходимо уточнить величину внешней нагрузки, приходящейся на стропильную систему постройки

Прежде всего, необходимо уточнить величину внешней нагрузки, приходящейся на стропильную систему постройки

Если не брать во внимание несвойственные для большинства регионов сейсмические воздействия, характер сил, давящих на стропила, обуславливается снеговыми и ветровыми нагрузками. Сумма этих составляющих с весом кровельного покрытия является величиной, определяющей параметры стропильной системы

Силу, с которой снег будет давить на возведенную крышу, вы можете узнать по карте распределения зон снегового давления, умножив найденное значение на коэффициент, учитывающий угол наклона ската

Ее формула выглядит так:

Силу, с которой снег будет давить на возведенную крышу, вы можете узнать по карте распределения зон снегового давления, умножив найденное значение на коэффициент, учитывающий угол наклона ската. Ее формула выглядит так:

Из-за неравномерности ветровой нагрузки ее расчет более сложен, и для него недостаточно знать среднестатистическое давление ветра

Во внимание следует принять сразу несколько моментов:

• преобладающие направления ветров;
• высота здания и окружающих строений;
• количество препятствий для ветра.

В формуле эти особенности учтены в виде табличных коэффициентов:

Конечный этап расчета – определение суммарного силового воздействия на крышу по формуле:

После этого по таблице можно найти значения допустимой длины стропил между опорами и подобрать сечение бруса из древесины хвойных пород определенного сорта.

Проекты домов с односкатной крышей

• 2 комнаты
• 1 санузел

• 87² Общая площадь
• 12 x 12м Площадь застройки

• 5 комнат
• 4 санузла

• 270² Общая площадь
• 17 x 12м Площадь застройки

• 6 комнат
• 5 санузлов

• 444² Общая площадь
• 21 x 19м Площадь застройки

• 3 комнаты
• 2 санузла

• 79² Общая площадь
• 9 x 6м Площадь застройки

• 4 комнаты
• 2 санузла

• 245.74² Общая площадь
• 10 x 16м Площадь застройки

• 2 комнаты
• 1 санузел

• 45² Общая площадь
• 6 x 10м Площадь застройки

• 5 комнат
• 3 санузла

• 344.3² Общая площадь
• 19 x 23м Площадь застройки

• 6 комнат
• 3 санузла

• 186.25² Общая площадь
• 8 x 18м Площадь застройки

• 6 комнат
• 3 санузла

• 192² Общая площадь
• 13 x 13м Площадь застройки

• 5 комнат
• 3 санузла

• 276² Общая площадь
• 18 x 13м Площадь застройки

• 2 комнаты
• 2 санузла

• 117.65² Общая площадь
• 11 x 7м Площадь застройки

• 8 комнат
• 2 санузла

250² Общая площадь

• 3 комнаты
• 2 санузла

• 156.4² Общая площадь
• 18 x 11м Площадь застройки

• 6 комнат
• 2 санузла

• 247.93² Общая площадь
• 14 x 12м Площадь застройки

• 6 комнат
• 3 санузла

• 199² Общая площадь
• 12 x 14м Площадь застройки

• 2 комнаты
• 2 санузла

• 113.2² Общая площадь
• 14 x 11м Площадь застройки

• 3 комнаты
• 2 санузла

• 156.4² Общая площадь
• 18 x 11м Площадь застройки

• 4 комнаты
• 2 санузла

• 141.7² Общая площадь
• 15 x 10м Площадь застройки

• 5 комнат
• 3 санузла

• 279.2² Общая площадь
• 10 x 16м Площадь застройки

• 4 комнаты
• 1 санузел

• 210.5² Общая площадь
• 12 x 13м Площадь застройки

Шаг 6. Определяемся со стропильной системой

А от выбранного угла наклона крыши и планируемых на ее нагрузок определяемся с видом крепления стропил к стенам. Так, всего таких видов три: висячие стропила, наслонные и скользящие.

Висячие стропила

Висячие стропила – единственный вариант, когда соединение должно быть жестким, но для стропил между боковыми опорами нет возможности сделать опору.

Проще говоря, у вас есть только внешние несущие стены, и никаких перегородок внутри. Скажем, это довольно сложная стропильная система, и к ее строительству нужно подходить с ответственностью. Вся проблема в больших пролетов и в давлении, которое оказывается на стены:

Или как в этом проекте:

Наслонные стропила

Здесь уже вся крыша давит минимум на три опоры: две внешние стены и одну внутреннюю. А сами стропила здесь используются плотные, с сечением не менее 5х5 см брусков и 5х15 см стропильных ног.

Скользящие стропила

В этой стропильной системе в качестве одной из опор служит бревно в коньке. И для соединения с ним стропил используются такие специальные элементы, как «скользячки». Это металлические элементы, которые помогают стропилу при усадке стен немного двигаться вперед, чтобы избежать трещин. Совсем немного! И благодаря этому устройству крыша легко переносит даже достаточно ощутимую усадку сруба, без каких-либо повреждений.

Суть проста: чем больше в стропильной системе узлов, тем она гибче и прочнее. Тем больше односкатная крыша способна выдерживать давление веса кровельного покрытия и снега, и при этом не ломаться. Но есть стропильные системы, где соединение вообще статично: